Negli ultimi dieci anni, oltre ai metodi di estrazione di segreti o all'esecuzione di altre azioni non autorizzate, gli attaccanti hanno iniziato a utilizzare la perdita accidentale di dati e la manipolazione del processo di esecuzione dei programmi attraverso canali laterali.
I metodi tradizionali di attacco possono essere costosi in termini di conoscenze, tempo e potenza di calcolo. Gli attacchi tramite canali laterali, d'altra parte, possono essere più facilmente realizzabili e non distruttivi, poiché rivelano o gestiscono proprietà fisiche accessibili durante il funzionamento normale.
Attraverso metodi statistici per l'elaborazione delle misurazioni del canale laterale o introducendo malfunzionamenti nei canali chiusi del chip, un attaccante può accedere ai suoi segreti nel giro di poche ore.
Ogni anno vengono emessi oltre 5.000 milioni di smart card, con nuove tecnologie crittografiche integrate che emergono sul mercato, quindi cresce la necessità di garantire la sicurezza sia per il business che per la vita privata.
Nei Paesi Bassi, l'azienda Riscure ha creato il sistema Inspector, che fornisce a laboratori di ricerca scientifica e produttori nuovi strumenti altamente efficienti per la rilevazione delle minacce per garantire la sicurezza.
Il sistema Inspector di Riscure supporta vari metodi di analisi dei canali laterali (SCA), come l'analisi del consumo energetico (SPA/DPA), sincronizzazione, frequenze radio, oltre all'analisi elettromagnetica (EMA) e attacchi di perturbazione (FI), come interruzioni di tensione, interruzioni di segnali di clock e manipolazioni con laser. Le funzionalità integrate del sistema supportano numerosi algoritmi crittografici, protocolli applicativi, interfacce e strumenti di misura.
Il sistema consente di espandere e realizzare nuovi metodi e applicazioni personalizzate per la rilevazione delle vulnerabilità.
Nel sistema di analisi dei canali laterali Inspector SCA sono presenti:
- tracciatore di consumo energetico Power Tracer;
- stazione di sondaggio elettromagnetico EM Probe Station;
- generatore di trigger icWaves;
- filtratore CleanWave;
- sonda di corrente Current Probe.
Tra i principali "plus" si possono evidenziare i seguenti:
- È uno strumento integrato unico per l'analisi dei canali laterali e il testing tramite malfunzionamenti;
- L'Inspector soddisfa i requisiti per la conduzione di test sui canali laterali, certificati EMVco e CMVP secondo i criteri generali;
- Si tratta di un ambiente aperto che include il codice sorgente dei moduli, consentendo così di modificare i metodi esistenti e di includere nuovi metodi di testing che possono essere sviluppati dall'utente per l'Inspector;
- Il software e l'hardware stabili e integrati includono la raccolta dati ad alta velocità su milioni di tracciati;
- Un ciclo di rilascio del software di sei mesi consente agli utenti di rimanere aggiornati sulle ultime metodologie di testing dei canali laterali in condizioni reali.
L'Inspector è disponibile in diverse versioni su un'unica piattaforma:
- Inspector SCA offre tutte le opzioni necessarie per condurre analisi sui canali laterali DPA ed EMA.
- Inspector FI offre funzionalità complete per l'inserimento di guasti (attacchi di interferenza), così come per l'analisi differenziale dei guasti (DFA).
- Inspector Core e SP (elaborazione dei segnali) offre le funzionalità di base SCA, realizzate sotto forma di moduli separati, per fornire un pacchetto software accessibile per la raccolta dati o il successivo trattamento.
Inspector SCA
Dopo aver ottenuto i risultati delle misurazioni, sono disponibili vari metodi di elaborazione dei segnali per generare numerosi tracciati con alti livelli di segnale e bassi livelli di rumore. Sono state sviluppate funzioni di elaborazione dei segnali che tengono conto delle sottili differenze tra l'elaborazione dei segnali di tracciamento elettromagnetico, il tracciamento del consumo energetico e il tracciamento RF. Potenti strumenti grafici di rappresentazione dei tracciati in Inspector consentono agli utenti di eseguire analisi temporali o verifiche dei tracciati, ad esempio, per vulnerabilità SPA.
Esecuzione di DPA nell'implementazione di ECC
Per molte implementazioni di sicurezza, ritenute attualmente resistenti a SPA, l'attenzione principale durante il testing è solitamente rivolta ai metodi di testing differenziale (vale a dire DPA/CPA). A tal fine, l'Inspector offre una vasta gamma di metodi configurabili, relativi a numerosi algoritmi crittografici e a algoritmi ampiamente utilizzati come (3)DES, AES, RSA ed ECC.
Emissione elettromagnetica del chip per trovare la posizione ottimale nell'implementazione di DEMA
Caratteristiche principali
- Questa soluzione combina l'analisi della potenza consumata (SPA/DPA/CPA), metodi elettromagnetici (SEMA/DEMA/EMA-RF) e metodi di test senza contatto (RFA).
- La velocità di raccolta dei dati è notevolmente aumentata da una stretta integrazione dell'oscilloscopio con Inspector.
- Per prevenire jitter nei segnali di clock e randomizzazione, vengono applicati metodi avanzati di allineamento.
- L'utente può configurare i moduli di crittoanalisi che supportano attacchi di primo ordine e attacchi di alto ordine su tutti i principali algoritmi, come (3)DES, AES, RSA ed ECC.
- Viene utilizzato un supporto avanzato per algoritmi specifici per diverse aree, inclusi SEED, MISTY1, DSA e anche Camellia.
Hardware
Oltre alla workstation PC, Inspector SCA utilizza hardware ottimizzato per canali laterali e raccolta di segnali:
- Tracer di potenza (Power Tracer) per SPA / DPA / CPA su smart card.
- Stazione di sonda EM (EM Probe station) per SEMA / DEMA / EMA RF.
- Sonda di corrente (Current Probe) per SPA / DPA / CPA su dispositivi embedded.
- Filtro CleanWave con Micropross MP300 TCL1/2 per RFA e RF EMA.
- Oscilloscopio compatibile con IVI.
Gli oggetti valutati richiedono spesso misurazioni, commutazioni e controllo dell'hardware necessari per l'esecuzione della SCA. Il flessibile gestore di hardware dello strumento Inspector, l'ambiente di sviluppo aperto e ampie opzioni di interfaccia forniscono una solida base per misurazioni di alta qualità utilizzando l'hardware dell'utente.
Inspector SCA
Il capo ingegnere della sicurezza interna Joh John Connor commenta sul sistema:
“Inspector ha cambiato radicalmente il modo in cui valutiamo la robustezza dei nostri prodotti contro le attacchi differenziali. DPA. La sua forza risiede nel fatto che integra i processi di raccolta e analisi, permettendoci di valutare rapidamente l'efficacia di nuovi progetti di hardware crittografico. Inoltre, la sua eccellente interfaccia grafica consente all'utente di visualizzare le firme di consumo energetico sui dati raccolti in modo discreto, sia singolarmente che simultaneamente, il che è inestimabile nella preparazione dei dati per DPA durante un attacco, mentre le sue potenti librerie analitiche supportano gli algoritmi di crittografia commercialmente più utilizzati. Aggiornamenti software e tecnologie tempestivi, supportati da Riscure, ci aiutano a mantenere la sicurezza dei nostri prodotti.
Inspector FI
Inspector FI – iniezione di guasti – offre un'ampia gamma di funzionalità per eseguire test mediante guasti nelle tecnologie delle smart card e dei dispositivi integrati. I metodi di test supportati includono guasti di clock, guasti di tensione e attacchi ottici tramite attrezzatura laser. Gli attacchi di iniezione di guasti, noti anche come attacchi di perturbazione, modificano il comportamento del chip, causando una failure utilizzabile.
Con Inspector FI, gli utenti possono testare se è possibile estrarre una chiave provocando guasti nelle operazioni crittografiche del chip, eludendo verifiche come l'autenticazione o lo stato del ciclo di vita, o modificando il processo di esecuzione del programma sul chip.
Opzioni configurabili estese
Inspector FI include un gran numero di parametri personalizzabili per il controllo software di switch e perturbazioni, come impulsi di picco di diverse durate, ripetizioni di impulsi e variazioni di tensione. Il software presenta i risultati, mostrando il comportamento atteso, i reset della scheda e il comportamento imprevisto, insieme a una registrazione dettagliata. I moduli di attacco DFA sono disponibili per gli algoritmi di crittografia principali. Utilizzando il 'master', gli utenti possono anche creare un programma di perturbazione personalizzato con API.
Caratteristiche principali
- Precisione e sincronizzazione non parallele e facilmente riproducibili per tutte le attrezzature di iniezione di guasti (glitching).
- Scenari di progettazione degli attacchi utilizzando un potente sistema di comandi e IDE integrato Inspector.
- Ampie opzioni di configurazione di Inspector per il testing automatizzato tramite glitching.
- Apparatura laser per multi-glitching con retro e fronte della scheda, realizzata su misura per il testing tramite glitching.
- Moduli DFA per implementazioni di algoritmi di crittografia popolari, tra cui RSA, AES e 3DES.
- L'upgrade a un laser multi-punto consente di influenzare il chip in più punti contemporaneamente.
- La sincronizzazione dipendente dalle operazioni, utilizzando il generatore di trigger icWaves, può prevenire l'applicazione di contromisure e impedire la perdita del campione.
Hardware
Inspector FI può essere utilizzato con i seguenti componenti hardware per eseguire attacchi:
- VC Glitcher con amplificatore di glitch aggiuntivo
- Stazione con laser a diodo con upgrade multi-punto aggiuntivo
- PicoScope 5203 o oscilloscopio compatibile IVI
Inspector FI con generatore di glitch VC Glitcher, generatore di trigger icWaves, amplificatore di glitch Glitch Amplifier e stazione laser Laser Station
Il generatore VC Glitcher forma il nucleo dell'architettura di glitching del sistema Inspector. Utilizzando una tecnologia FPGA ultra-rapida, è possibile generare glitch della durata di appena due nanosecondi. L'hardware presenta un'interfaccia utente conveniente per la programmazione. Il programma di glitching, creato dall'utente, viene caricato nel FPGA prima della prova. Il VC Glitcher include un'integrato per introdurre glitch per tensione e glitch per impulsi di clock, oltre a un'uscita canale per controllare la stazione laser.
La stazione con laser a diodo è composta da un set speciale di potenti laser a diodo con ottica personalizzata, gestita rapidamente e in modo flessibile dal VC Glitcher. L'attrezzatura porta il testing ottico a un nuovo livello, garantendo numerosi glitch efficaci, un controllo preciso del consumo di potenza e una risposta rapida e prevedibile per il switch degli impulsi.
Grazie all'upgrade della stazione con laser a diodo a versione multi-punto, è possibile testare diverse aree sul chip utilizzando vari parametri di sincronizzazione e tensione di alimentazione.
Lancio basato su segnali utilizzando il generatore di impulsi trigger icWaves
Il jitter degli impulsi di clock, le interruzioni casuali del processo e la durata del processo dipendente dai dati richiedono un flessibile switch di errori e un raccolta di dati del canale laterale. Il generatore icWaves del sistema Inspector genera un impulso di trigger in risposta alla rilevazione in tempo reale di differenze rispetto al modello predefinito sull'alimentazione del chip o sul segnale EM. Il dispositivo include un filtro a banda stretta speciale per garantire la rilevazione della corrispondenza del modello anche in presenza di un segnale rumoroso.
La tracciatura di riferimento, utilizzata per il confronto con il modello all'interno del dispositivo basato su FPGA, può essere modificata usando le funzioni di elaborazione dei segnali di Inspector. La smart card che ha rilevato l'introduzione di un errore può attivare un meccanismo di protezione per rimuovere i dati riservati o bloccare la scheda. Il componente icWaves può essere utilizzato anche per attivare lo spegnimento della scheda ogni volta che il consumo energetico o il profilo EM si discostano dal funzionamento standard.
Stazione laser Laser Station (LS) con opzione di accesso multipunto,
con microscopio e tavolo di coordinate
Ambiente di sviluppo integrato (IDE)
L'ambiente di sviluppo Inspector è progettato per fornire la massima flessibilità all'utente che utilizza SCA e FI per qualsiasi scopo.
- API aperto: semplifica l'implementazione di nuovi moduli
- Codice sorgente: ogni modulo viene fornito con il proprio codice sorgente, in modo che i moduli possano adattarsi alle esigenze dell'utente o essere utilizzati come base per la creazione di nuovi moduli
Inspector FI
Inspector combina l'introduzione di errori e metodi di analisi del canale laterale in un unico pacchetto ad alte prestazioni.
Esempio di analisi del comportamento dell'errore:
L'area degli attacchi tramite canali laterali si sviluppa rapidamente e nuovi risultati della ricerca vengono pubblicati ogni anno, diventando di pubblico dominio o imponendo la certificazione di circuiti e standard. Inspector consente agli utenti di rimanere aggiornati sugli sviluppi recenti e sui regolari aggiornamenti software che implementano nuovi metodi.
Fonte: habr.com
